第七单元 专题突破七　生物变异类型的判断和实验探究 讲义-2027届高三生物一轮复习

 

 

突破点一　变异类型的判断、探究

 

【典例1】　(2026)水稻籽粒外壳(颖壳)表型有黄色、黑色、紫色和棕红色等,种植颖壳表型不同的彩色稻,既可满足国家粮食安全需要,又可形成优美画卷,用于旅游开发。回答下列问题。

(1)研究发现,水稻颖壳的紫色、棕红色、黄绿色和浅绿色的形成与类黄酮化合物的代谢有关。假设显性基因C、R、A控制颖壳色素的形成,且独立遗传,相应的隐性等位基因不具有该效应。色素合成代谢途径如图1。

现有基因型为CcRrAa与CcRraa的两品种水稻杂交,F1中颖壳表型为紫色、棕红色、黄绿色和浅绿色的比例为　　　　　　。F1中,颖壳颜色在后代持续保持不变的个体所占比例为　　　　。 

(2)野生稻的颖壳为黑色,经过突变和驯化,目前栽培稻的颖壳多为黄色。黑色和黄色颖壳由一对等位基因控制,且黑色(Bh)对黄色(bh)为显性。科研小组对多个品种进行分析,发现有两个黄色颖壳突变类型(栽培稻1、2),推测两者的突变可能是来自同一个基因。设计一个杂交实验,以验证该推测,并说明判断理由。

 

 

 

(3)科研小组采用PCR技术,扩增出野生稻和栽培稻Bh/bh基因的片段,电泳结果见图2。

与野生稻相比,栽培稻2是由于Bh基因发生了　　　　　　　　,颖壳表现为黄色。栽培稻1和野生稻的PCR扩增产物大小一致,科研小组进行了DNA测序,结果见图3(图中仅显示两者含有差异的部分序列,其余序列一致;A、T、G、C表示4种碱基)。比较两者DNA碱基序列,发现栽培稻1是由于Bh基因中的DNA

序列发生　　　　　　　,导致　                                                                                                                            ,颖壳表现为黄色。

说明:野生稻Bh基因的部分序列为5'-GATTCGCTCACA-3',该链为非模板链,编码的肽链为天冬氨酸—丝氨酸—亮氨酸—苏氨酸。UAA、UAG为终止密码子。

[解析]　(1)基因型为CcRrAa与CcRraa的两品种水稻杂交,由于三对基因独立遗传,相应的隐性等位基因不具有该效应,可将其拆解为三个分离定律的问题,即Cc×Cc→C_∶cc=3∶1,Rr×Rr→R_∶rr=3∶1,Aa×aa→Aa∶aa=1∶1,再自由组合。结合图1信息可知,紫色∶棕红色∶黄绿色∶浅绿色=C_R_Aa∶C_R_aa∶C_rr_ _∶cc_ _ _ _=(3/4×3/4×1/2)∶(3/4×3/4×1/2)∶(3/4×1/4×1)∶(1/4×1×1)=9∶9∶6∶8。若要颖壳颜色在后代持续保持不变,即自交后代不发生性状分离现象,F1中紫色(C_R_Aa)一定为杂合子,不能稳定遗传;棕红色(C_R_aa)中基因型为CCRRaa的个体能稳定遗传,占比为1/4×1/4×1/2=1/32;黄绿色(C_rr_ _)中基因型为CCrr_ _的个体能稳定遗传,占比为1/4×1/4×1=1/16;c基因纯合时,后代一定为浅绿色,占比为1/4×1×1=1/4,故F1中颖壳颜色在后代持续保持不变的个体所占比例为1/32+1/16+1/4=11/32。(2)当栽培稻1、2的突变来自同一个基因时,栽培稻1、2均为隐性纯合子(bhbh),杂交子代基因型仍然为bhbh;若为不同基因突变,则杂交后代会因为基因互补而表现为黑色,实验方案见答案。(3)根据题图2电泳条带位置可知,栽培稻2的DNA分子比野生稻和栽培稻1的DNA分子片段短,故而推测栽培稻2是由于Bh基因发生了碱基的缺失,导致DNA分子片段变短。栽培稻1和野生稻的PCR扩增产物大小一致,但测序结果显示两者的部分碱基序列不同,已知野生稻Bh基因的部分序列为5'-GATTCGCTCACA-3',结合题图3可知,栽培稻1的bh基因对应序列为5'-

GATTAGCTCACA-3',即发生了碱基C→A的替换,导致转录产生的mRNA上的终止密码子提前出现(见下图),表达的蛋白质结构发生改变而不能合成黑色素。

[答案]　(1)9∶9∶6∶8　11/32　(2)选取多株栽培稻1、2进行杂交,观察并统计子代颖壳颜色。预测实验结果:子代颖壳颜色均为黄色。判断理由:当两者突变来自同一个基因,栽培稻1、2均为隐性纯合子(bhbh),杂交子代基因型仍然为bhbh;若为不同基因突变,则杂交后代会表现为黑色。　(3)碱基的缺失　碱基C→A的替换　转录产生的mRNA上的终止密码子提前出现,表达的蛋白质结构发生改变而不能合成黑色素

1.探究某一变异性状是否为可遗传变异的方法

2.基因突变的类型与判断方法

(1)类型

(2)判断方法:选取突变体与其他已知未突变体(即野生型)杂交,根据子代性状表现判断。

①若后代全表现野生型性状,则突变体由隐性突变产生。

②若后代全表现突变型性状,则突变体由显性突变产生。

③若后代既有突变型又有野生型性状,则突变体由显性突变产生。

3.不同突变体是否为同一位点突变的判断

若红花(野生型)有两种白花隐性突变品系,则控制这两种白花突变的基因间的位置关系可能存在以下三种情况,可通过杂交实验进行判断。